1_【毕业设计论文】M500A气瓶的三维造型设计-马磊毕业设计(论文)【有对应的CAD图】

XX 大学 毕业设计(论文) 毕业设计（论文）题目 所 在学 院 专业 班级 姓名 学号 指 导老 师 年月日 声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本 设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了 谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年作者签名：日期：年 月月 日日 毕业设计版权使用授权书 本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院 保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕 业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的 毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。 保密保密在年解密后适用本授权书；在年解密后适用本授权书； 本设计属于：本设计属于： 不保密不保密。 （请在以上相应的方框内打（请在以上相应的方框内打“” ） 作者签名：日期：年月日作者签名：日期：年月日 指导教师签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日 毕业设计答辩小组成员名单 姓名职称单位备注 机械设计服务(有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 组长 注：样稿，论文不完整，勿抄袭 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕业设计说明书( 论文) 题 目: M 5 0 0 A 气瓶的三维造型设计 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 气瓶是一种常用的气体储备装置，广泛应用于工业生产和人民生活中。但是 它却具有潜在的危险性，一旦发生爆炸或泄漏，就会给人们带来灾难。所以气瓶 的优化设计技术已经成为世界各国研究的热点。国内对气瓶的设计还存在机理研 究不深入、设计流程不规范等问题。针对该领域开展研究具有重要的理论意义与 实用价值。本文在对气瓶现有的结构、原理详细分析的基础上，设计了 M 5 0 0 A气 瓶的整体结构， 并运用S o l i d W o r k s 软件对M 5 0 0 A 气瓶的主要部件进行了三维建模， 总体装配，最后是生成工程图。同时参考国内外文献，总结、制定了 M 5 0 0 A气瓶 的设计流程，为气瓶的规范化设计提供了指导。 关键词 气瓶 总体设计 三维建模 工程分析 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 T i t l e T h r e e - d i m e n s i o n a l D e s i g n o f t h e M 5 0 0 A G a s C y l i n d e r A b s t r a c t T h e g a s c y l i n d e r i s a k i n d o f a i r s t o r a g e e q u i p m e n t s . I t i s u s e d e x t e n s i v e l y i n i n d u s t r i a l p r o d u c t i o n a n d n o r m a l l i f e . B u t i t i s d a n g e r o u s p o t e n t i a l l y , I t w i l l b r i n g a d i s a s t e r t o p e o p l e , o n c e t h e e x p l o s i o n o r l e a k a g e o c c u r r e d . S o r e s e a r c h o n t h e o p t i m i z i n g t e c h n o l o g y o f t h e g a s c y l i n d e r h a s a l r e a d y b e c o m e a l i t t l e b i t h o t i n t h e w o r l d . B u t i n C h i n a , t h e r e s t i l l e x i s t m a n y p r o b l e m s i n t h e d e s i g n o f t h e g a s c y l i n d e r , s u c h a s l e s s s t u d y o n i t s m e c h a n i s m , l e s s s t a n d a r d i z a t i o n o n d e s i g n p r o c e s s a n d s o o n . I n t h i s p a p e r , o n t h e b a s i s i f t h e e x i s t i n g r e s e a r c h e s , t h e t o t a l s t r u c t u r e o f t h e M 5 0 0 A g a s c y l i n d e r i s d e s i g n e d o n t h e p l a t f o r m o f S o l i d W o r k s . T h e 3 D m o d e l s o f t h e m a i n p a r t s o f M 5 0 0 A g a s c y l i n d e r a r e m o d e l e d . T h e f i n a l a s s e m b l y i s f i n i s h e d a n d t h e e n g i n e e r i n g d i a g r a m i s a l s o c o m p l e t e d . I n t h e e n d , t h e d e s i g n p r o c e s s i s d e t e r m i n e d b y c o n t r a s t t o t h e d o m e s t i c a n d i n t e r n a t i o n a l r e f e r e n c e s . I t w i l l b e u s e f u l f o r t h e d e s i g n s t a n d a r d i z a t i o n o f t h e g a s c y l i n d e r . K e y w o r d s G a s c y l i n d e r T o t a l d e s i g n 3 D m o d e l i n g E n g i n e e r i n g a n a l y s i s 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 1 引言 1 1 . 1 三维设计的背景和意义 1 1 . 2 国内外气瓶的发展概况 2 1 . 3 本课题的具体工作 2 2 M 5 0 0 A 气瓶的总体设计 3 2 . 1 M 5 0 0 A 气瓶材料的选择 3 2 . 2 M 5 0 0 A 气瓶的总体结构及其工作原理 3 2 . 3 M 5 0 0 A 气瓶主要零件的设计要点 4 3 M 5 0 0 A 气瓶的三维造型 7 3 . 1 S o l i d W o r k s 软件介绍 7 3 . 2 瓶盖的三维造型 8 3 . 3 瓶身的三维造型 1 0 3 . 4 瓶底的三维造型 1 0 3 . 5 内管的三维造型 1 1 3 . 6 进气管、排气管的三维造型 1 3 3 . 7 V C R 接头的三维造型 1 5 3 . 8 清洗阀的三维造型 1 9 4 M 5 0 0 A 气瓶的装配和工程分析 2 0 4 . 1 虚拟装配 2 0 4 . 2 装配方法 2 0 4 . 3 装配体爆炸视图2 3 4 . 4 装配体工程视图 2 4 4 . 5 气瓶的焊接工艺 2 4 结束语 2 6 致谢 2 7 参考文献 2 8 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1 引言 1 . 1 三维设计的背景和意义 随着计算机软硬件技术的发展，微型计算机上的三维设计终于进入了设计领域。 从前，设计师在设计对象时，总要把三维的设计对象转化到用二维设计的语言在图纸 上表述；这种转化过程的本身就难免会产生错误和歧义，而且设计师有相当一部分的 精力用在这种转换上，影响了设计质量和设计水平的完全发挥。如今，微型计算机三 维设计突破了设计领域传统的设计模式，让设计师完全回归到自然的、正常的从设计 到表达的直接的设计思路中去 1 。这虽然看似一次简单的设计方式的改革，但带来的 将会是重大的设计思想改变，必定带来设计质量的提升。如果说十多年前的“甩图板 运动”只是计算机设计的引进阶段的话，那么三维设计将是设计领域中一次革命的变 革。正确地、清楚地认识三维设计系统及其相关的各方面知识，才能使我们更好地去 引进三维设计系统，并且更快地掌握和运用它。 计算机辅助设计（C A D ）技术和计算机辅助制造（C A M ）技术在近几年来发展迅速, 在设计单位与制造企业的应用日趋广泛。三维C A D / C A M 技术作为企业技术创新、市场 开拓的重要技术手段正逐步成为企业科技进步的主流技术, 同时，它也是全面提升企 业产品设计与制造水平必须采用的核心技术。所以, 企业对三维C A D / C A M 方面的人才 需求更加迫切, 需求量也不断增加 2 。这对机械类专业学生的能力培养提出了新的要 求。 目前市场上 CAD /CAM 软件比较丰富, 从 AutoCAD 到 Solidworks、Solidedge、 UG、Pro/E，还有国产软件 CAXA 开目 CAD 等。仔细分析这些软件,各有优缺点,但 软件本身的结构形式与功用基本大同小异。 让学生学习和掌握每一种软件,显然是不现 实的。 只有通过剖析CAD /CAM 软件的共性,并在此基础上了解软件开发的基础知识， 才能真正掌握软件本身的内涵,达到融会贯通的目的。 本科毕业设计是高等教育中培养应用型人才的十分重要的实践性教学系统工程， 是持续时间最长、 接触工程实际问题最多和最有利于培养和增强学生三维C A D / C A M 应 用能力的关键性教学环节，是办出应用型高等教育特色的突破口。在毕业设计环节中 尽快引入新型课题、新技术和新方法以适应人才需求的发展趋势是当务之急。所以将 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 三维C A D / C A M 技术引入应用型本科机械类专业毕业设计，并由浅入深在课题的深度和 广度上不断拓展势在必行 3 。 1 . 2 国内外气瓶的发展概况 在经济高速发展的现代社会中，气瓶制造业被认为属于朝阳工业范畴 4 。建国五 十多年来，我国气瓶行业走过了从无到有，从小到大的道路。随着国家经济建设需求 的增长，更主要是气体工业的发展，带动了气瓶制造业的兴起和发展。从1 9 5 7 年设计 制造了第一批4 0 升1 5 M p a 级钢质无缝气瓶开始，到以后相应的铝合金无缝气瓶，液化石 油气钢瓶, 各种焊接气瓶以及近几年开发的高强钢无缝气钢瓶， 汽车用液化石油气钢瓶 等等。中国是大量生产和使用气瓶的国家，已经是国际上不容忽视的气瓶大国。但是 应该承认我国的气瓶产品还存在着普通产品低档化，高、精、尖、特产品制造能力存 在着空白或尚属起步阶段。 正如其它行业，气瓶行业具有着自身独特的规律和周期。在国外气瓶行业不断的 经历着成长和发展。9 0 年代的复合气瓶市场，日本政府批准了复合气瓶，从美国到日 本及其它亚洲国家的出口量剧增。1 9 9 1 年商用碳纤维的价格骤跌，意味着以碳纤维为 增强材料的商用复合气瓶成本会降低。美国市场在7 0 年代末，8 0 年代初投入使用的第 一批复合气瓶开始陆续达到5 O 年使用寿命的极限，更新复合气瓶的市场商机开始显现 出来。英国、德国和其它欧洲国家于1 9 9 3 年允许碳纤维复合气瓶的销售，到1 9 9 6 年出 口到欧洲的碳纤维复合气瓶数量急剧增。1 9 9 6 年年底，危品办批准了碳纤维复合气瓶 在美国市场的销售。1 9 9 7 年，碳纤维复合材料气瓶进入美国市场，比玻纤维复合气瓶 减轻重量约4 0 5 。这些变化极大的刺激着复合气瓶的市场需求、产量和技术创新。 我国的复合材料气瓶产业虽然才刚刚起步，但我国的纤维缠绕技术根基深厚，气 瓶制造只要坚持下去，必有成绩和回报。而计算机三维设计的引入给设计领域的传统 方法带来了一场变革，准确掌握和应用计算机辅助设计技术，对软件行业及机械行业 都有着重大对意义。 1 . 3 本课题的具体工作 本课题研究的是 M 5 0 0 A 钼源气瓶，由于钼源是一种剧毒性的气体，因此对它的各 项要求非常严格。具体工作如下： ( 1 ) 对气瓶的结构、原理进行详细分析选择适用的材料； 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 ( 2 ) 设计气瓶的整体结构，运用 S o l i d W o r k s 三维建模软件绘制气瓶的实体模型； ( 3 ) 完成气瓶各零件的三维造型、工程图的生成以及最终的装配； ( 4 ) 根据需要生成爆炸图并制定相应的工艺文件。 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 M 5 0 0 A气瓶的总体设计 工业产品从设计到加工的过程中, 单凭经验和反复的采用实物试验验证的传统制 造方法, 已经远远不能适应降低制造成本、减少设计和生产周期、快速适应市场变化 和增强市场竞争力的需要了。随着科学技术的发展, 虚拟制造、虚拟实验使得在实际 的产品制造之前就能发现产品在使用和制造中可能存在的问题, 提高了产品质量, 降 低了工业产品的设计与试制的成本 6 。 气瓶是具有潜在危险性的特种容器 7 。瓶内充装的气体具有压力、可燃性、氧化 性、窒息性、毒性、腐蚀性、化学不稳定性等特点, 使用环境的特殊性表现在没有固 定的使用地点, 没有专责的操作人员, 使用环境经常变迁, 流动性大。可重复充装和 搬运, 管理比较复杂。一旦发生爆炸或泄漏, 就可能引起建筑物和设备的破坏, 继而 引起原材料和产品的烧毁。不仅使生产活动中断, 还会给该地区的居民带来灾难 8 , 9 。 所以我们在设计气瓶之前要详细了解它潜在的危险，相对的做出合理的设计，只有这 样我们所设计出来的气瓶才有真正的价值。 2 . 1 M500A气瓶材料的选择 本课题研究的是钼源气瓶，由于钼源是一种剧毒性的气体，所以对输送、贮存这 类气体气瓶的安装、焊接、严密性、洁净度、耐腐蚀都有严格的要求。所以根据钼源 的特性我们采用1 C r 1 8 N i 9 T i 作为M 5 0 0 A 气瓶的制作材料，1 C r 1 8 N i 9 T i 有较高的抗拉强 度，较低的屈服点，极好的塑性和韧性，焊接性能和冷弯成型性能好，1 C r 1 8 N i 9 T i 含 有抗晶界腐蚀的钛，可以通过热处理提高它的抗晶界腐蚀能力 1 0 。所以很适合装钼源 这种剧毒性的气体。 2 . 2 M500A气瓶的总体结构及其工作原理 本章通过对国内外现有气瓶的设计加工方案、原理进行了详细的分析比较，并且 针对钼源这种有剧毒性的气体作出必要的研究。钼作为一种金属元素，通常用作合金 及不锈钢的添加剂，它可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温 强度及耐腐蚀性能。所以为了防止毒气泄漏，维护广大消费者的人身安全，我们对设 计的气瓶采取焊接的方案，对气瓶的其它附件均符合国家气瓶技术标准。 经过对国内外各式各样气瓶设计方案的考究，我设计的 M 5 0 0 A 气瓶的参数总图如 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 下图 2 . 1 。 如图 2 . 1所示，M 5 0 0 A气瓶主要由瓶盖、瓶底、瓶身、V C R 接头、清洗阀、进气 阀、出气阀、进气管、内管、排气管等零件组成。 1 5 1 5 3 2 9 1 4 2 8 3 2 01 3 01 5 1 6 5 5 0 1 45 （展开长1 4 7 . 6 ） （插入入口管3 m m 后, 管口至盖内表面的长度应小 于1 45 ） 8 3 . 5 1 3 8 3 0 3 1 3 标记处数分 区更改文件号签名年、月、日 设 计标 准 化 审 查 工 艺批 准 重 量比 例阶 段 标 记 共 张 第 张 M 5 0 0 A 参数总图 M 5 0 0 A - 0 0 1 2 图 2 . 1 M 5 0 0 A 气瓶的参数总图 工作原理如下：M 5 0 0 A气瓶在工作之前先要打开清洗阀对瓶子的内部进行清洗， 清洗后再烘干这样是保证瓶内的干净无杂质。因为 M 5 0 0 A 气瓶是用来装钼源这种剧毒 性的气体，如果要保证钼源的纯度，在烘干气瓶后还要进行抽真空以保证瓶内合理的 气体压力。等一切准备就绪关闭清洗阀，通过有关的设备钼源气体就会从进气阀通过 V C R接口、进气管、内管进入气瓶内。相同的道理当使用钼源气体时，也会借助相应 的设备使气体被使用。从图 2 . 1 可以看出来为了保证气瓶的密封性我们有七处采取了 焊接的方案是气体不容易泄漏，这七处分别是：排气阀、排气管与 V C R 接口的连接口 各有一处；进气管、清洗阀、排气管与瓶盖的连接各一处；瓶盖与瓶身的连接处；瓶 身与瓶底的连接处都有焊接。 2 . 3 M500A气瓶主要零件的设计要点 设计是一种寻找和确定最优设计方案的技术。所谓“最优设计”, 指的是一种方 案可以满足所有的设计要求, 而且所需的支出( 如重量, 面积, 体积, 应力, 费用等) 最 小。设计方案的任何方面都是可以优化的, 如尺寸、形状、支撑位置、制造费用、自 然频率、材料特性等。M 5 0 0 A 气瓶一种比较精密的仪器，它的各个部件的选择不是凭 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 空想象的，每个部件的确定都有其一定的科学规律。本课题设计的气瓶所装的钼源气 体主要运用于集成电路板，所以要求所设计的气瓶以尽可能轻的重量，尽可能小的体 积，储存尽可能多的气体。并且由于钼源是有毒的，对气瓶的密封性要求很高，在实 际生产中，对气瓶的焊缝质量、焊接接头的力学性能等都提出了很高的要求。下面就 详细的介绍各个部件的结构特征。 2 . 3 . 1 瓶盖的设计 M 5 0 0 A气瓶瓶盖设计的主要特征是瓶盖上有三个孔，他们主要确定进气管、清洗 阀、排气管的位置，因为这三个孔直接影响整个气瓶应力的分布，重量的分布，也就 是整个气瓶装配好以后的重心必须落在瓶身的中心线上，这样才能使气瓶站稳。孔的 大小也要跟其他零件相对应，否则就会给装配带来麻烦。 2 . 3 . 2 瓶身的设计 对于瓶身也没什么特别的要求，它的厚度必须符合国家气瓶委员会统一设定的国 家标准，在一个就是瓶身两个端口处的倒角要跟瓶盖和瓶底相对应，这也是防止毒气 泄漏的关键，这样以来也会给装配带来方便。 2 . 3 . 3 瓶底的设计 瓶底主要是起支撑作用的，所以它的厚度有一定的要求，不能太薄。为了是能源 充分利用，我将给瓶底的中心处设计一个凹槽，这样就不会浪费了。 2 . 3 . 4 进气管和排气管的设计 传统气瓶的这两根管都是直的，但是根据M 5 0 0 A气瓶的尺寸，形状来看，如果设计成 直的会影响这个气瓶的稳定性，所以我将这两根管设计成弯的以便这个瓶子左右相对 称。管口的大小应根瓶盖其中两个孔相匹配。其中这两个管与瓶盖配合的地方也要跟 瓶盖的厚度相匹配这样使整个气瓶看起来对称。管的长度也要符合力学性能这也是跟 气瓶的稳定性有关，排气管的长度应当比进气管长一些。 2 . 3 . 5 内管的设计 内管的长度是设计的关键，因为这个内管必须有一个折度以便内管的底部刚好在 瓶底的凹槽中央，内管的管口大小要匹配进气管管口的大小以方便装配。 2 . 3 . 6 三个阀的设计 进气阀、排气阀、清洗阀这三个阀的结构原理都是一样的，只不过清洗阀稍微比 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 其他两个阀大一些。清洗阀是 M 5 0 0 A 气瓶中的关键部件，它既用于清洗，还可以检测 所剩气体的多少。所以在设计清洗阀的时候应该充分考虑其光洁度、耐腐蚀性等综合 要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用， 力求经济合理。 2 . 3 . 7 V C R接口的设计 气瓶接口处采用V C R 接头，由于是球面接触，即使管线受到外力扭转或弯曲后， 也不至于使接口处松动，从重量观点看，球形气瓶受力形式最好，与其它形状相比结 构重量最轻且因结合面为球面连接而十分严密。较好的保证气瓶的密封性。 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3 5 0 0 A 气瓶的三维造型 气瓶是一种储存各种气体能源的容器，其中含有典型的机械零部件，如清洗阀、 进气阀、排气阀、V C R 接头等。本文以M 5 0 0 A 气瓶为例，对其瓶身、瓶盖、清洗阀、进 出气管、V C R 接头等为主要对象说明其应用S o l i d W o r k s 进行三维造型的要点。在造型 中需要注意以下问题： ( 1 ) 新建零件时，最好给零件适当命名，不要采用系统默认的名称，以便查询检 索； ( 2 ) 在采用S o l i d W o r k s 进行三维设计时，应适时进行保存，以避免前面的工作前 功尽弃。例如在绘制较为复杂的零件并进行了复杂的操作之后，因为某种原因须立即 停止工作而忘记保存文件退出系统、或因突然停电，造成从头开始工作； ( 3 ) S o l i d W o r k s 提供了强大的圆角建模功能，圆角特征在零件设计中起着重要作 用。大多数情况下， 如果能在零件特征上加入圆角，则有助于造型上的变化，或是 产生平滑的效果。在绘图过程中，一定注意特征间的父子关系。因此，圆角的建立最 好是在实体绘制的末期。尽量不要以圆角的边作为参考边，以免产生父子关系不利于 往后的设计 1 1 。 3 . 1 S o l i d W o r k s软件介绍 S o l i d W o r k s 是一套基于W i n d o w s 的C A D / C A E / C A M / P D M 桌面集成系统, 是美国S o l i d W o r k s 公司在总结和继承了大型机械C A D 软件的基础上, 在W i n d o w s 环境下实现的第一 个机械三维C A D 软件 1 2 。它全面采用非全约束的特征建模技术, 其设计过程全相关性, 可以在设计过程的任何阶段修改设计。该软件具有产品配置功能, 可以为用户设计不 同构性的产品。它集成了设计、分析、加工和数据管理过程, 所获得的分析和加工模 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 拟结果成为产品模型的属性, 它将2 D 造型绘图与3 D 造型技术融为一体, 能自动生成零 件尺寸、材料明细表( B O M ) 、具有指引线的零部件编号等技术资料, 从而简化了工程 图样的生成过程。同时有中英文两种界面可以选择, 其先进的特征树结构使操作更加 简便和直观, 具有交好的开发性接口和功能扩充性。能轻松实现各种C A D 软件之间的数 据转换传送 1 3 。 S o l i d W o r k s 软件在计算机上从2 D 到3 D 的转换功能揭示了由二维图形生成三维模 型以及三维模型生成二维图形的形成过程, 完全同机械制图与画图的思维过程一致, 可使抽象的问题具体化, 增加感性认识, 促进所学知识的理解和掌握, 达到机械制图 综合实践的目的, 而且方便快捷、形象直观、易学易用 1 4 。让学生了解三维计算机辅 助设计软件, 密切联系工程实践, 将三维建模与二维工程图样及设计加工过程紧密 结合到一起, 增强学生使用计算机辅助设计的能力, 为学生今后的工作发展奠定坚 实的基础。 S o l i d W o r k s 软件的主要特点 1 5 ，1 6 : ( 1 ) S o l i d W o r k s提供了直接绘制三维草图的功能, 在友好的用户界面下, 像绘制 线架图一样不再局限在平面上, 而是在空间直接画草图。此外 3 D草图还可作为装配 环境下的布局草图进行关联设计。 ( 2 ) S o l i d W o r k s 提供了一个动画功能, 可以生成实体的装配过程、爆炸过程、运 动过程的动画文件, 同时也生成各个过程的组合动画文件。 ( 3 ) S o l i d W o r k s 友好的界面。图形菜单设计简单明快、形象化, 一看即知。系统 的所有参数设置全部集中在一个选项中, 容易查找和设置。实体的建模和装配完全符 合于自然的三维世界。特别是装配约束的概念非常简单且容易理解。对实体的放大, 缩小和旋转等操作可以在任何命令过程中使用, 实体的选取非常容易和方便。 ( 4 ) S o l i d W o r k s建模迅速, 操作灵活, 是一种尺寸驱动且基于特征的三维设计 软件, 具有构造历史以供事后修改, 更加适合学生在机械制图综合实践中使用。 3 . 2 瓶盖的三维造型 S o l i d W o r k s 是一款功能强大的计算机辅助绘图和设计软件系统，可以以拉伸、旋 转、扫描、放样等特征形式形成实体 1 7 。整个气瓶的建模其实都很简单没有过多复杂 的构造。瓶盖的建模很简单无非就是绘制截面图、拉伸、倒角。设计过程如下： 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 ( 1 ) 在 S o l i d W o r k s软件中点击“草图绘制”绘制瓶盖的截面图，再输入相应的 尺寸数值如图 3 . 1 所示。 图 3 . 1 瓶盖截面图 ( 2 ) 拉伸凸台以形成瓶盖的实体模型，输入拉伸尺寸如图 3 . 2 所示 图 3 . 2 拉伸 ( 3 ) 拉伸后以上端面为基准绘制草图，方法跟( 1 ) 一样，然后在拉伸这的拉伸的 方向应该向里拉伸，输入拉伸深度并且要点击去除材料，然后在凹槽处倒角输入相应 的数值，具体图形如 3 . 3 所示 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 3 倒角 ( 4 ) 确定三个孔的位置，绘制草图输入尺寸，然后还是拉伸，这次拉伸要通孔去 除材料，最后生成瓶盖的三维造型，如图 3 . 4 所示。 3 . 4 瓶盖 3 . 3 瓶身的三维造型 瓶盖的造型通过 S o l i d W o r k s软件设计出来了，给我们接下来其它零件的建模打 下了基础，相对瓶盖的造型瓶身更加简单。首先绘制草图拉伸形成实体，再以实体的 一个端面为基准确定瓶身的厚度绘制草图，然后拉伸去除材料，最后为了方便装配给 瓶身上下端面倒角，倒角的尺寸应该与瓶盖的一样。生成的瓶身三维造型如图 3 . 5 。 图 3 . 5 瓶身 3 . 4 瓶底的三维造型 瓶底的三维造型跟瓶盖的如出一辙，它们的不同点是在瓶盖的基础上去除三个通 孔，在确定瓶底的厚度后再在瓶底开个小槽，这个前面已经讲过是为了充分利用能源 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 这个小槽的绘制如下。 (1) 瓶底的基本形状绘制以后，以瓶底的内底部为基准面绘制草图，如图 3.6。 图 3 . 6 绘制槽 (2) 槽的半边草图绘制完成后点击切除旋转，预览如图 3.7 所示。 图 3 . 7 切除旋转 (3) 凹槽的深度不能太深，否则时间长了就会漏底，最后生成的瓶底造型如图 3.8 所示。 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 8 瓶底 3 . 5 内管的三维造型 绘制内管比以上几种要复杂一点，因为内管的设计中间有个折度，要进行建立基 面、扫描、切除拉伸等过程。具体过程如下。 ( 1 ) 首先建立一个基面，绘制内管的截面图如图 3 . 9 所示。 图 3 . 9 内管截面图 ( 2 ) 接下来就要扫描内管的整体， 但是在扫描之前还要绘制内管的管头然后再扫 描。如图 3 . 1 0 所示。 图 3 . 1 0 扫描 ( 3 ) 以建的基准面为基准绘制草图 4 然后拉伸生成内管头如图 3 . 1 1 所示。 本科毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 1 1 拉伸管头 ( 4 ) 绘制管底跟管头一样，这里就不啰嗦了接着进行切除扫描，如图 3 . 1 2 ，最终 生成内管的造型图 3 . 1 3 。 图 3 . 1 2 切除扫描 图 3 . 1 3 内管 3 . 6 进气管、排气管的三维造型 进气管和排气管的绘制完全相同，这里就以进气管为例来说明它们的造型，具体 本科毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 操作如下。 (1) 建立基准面，绘制进气管的截面，如图 3.14 所示。 图 3 . 1 4 进气管截面图 (2) 扫描截面如图 3.15 所示。 图 3 . 1 5 扫描 (3) 绘制草图 3，然后切除扫描如图 3.16。 图 3 . 1 6 切除扫描 本科毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 (4) 最后生成的进气管造型如图 3.17 所示。 图 3 . 1 7 进气管 排气管的三维造型图跟进气管相同，它们的不同之处在于是整个气瓶的稳定性达 到标准排气管的上端长度比进气管的稍长一些，所以排气管的造型图如 3.18 所示。 图 3 . 1 8 排气管 3 . 7 VCR接头的三维造型 V C R接头是气瓶整个密封性能的保证，所以它的设计非常重要。从 M 5 0 0 A参数总 图上可以看出这个接头很复杂，但是如果用 S o l i d W o r k s软件来设计绘制也无非是草 绘、拉伸、镜像重复着运用。具体绘制如下。 ( 1 ) 绘制草图拉伸如图 3 . 1 9 所示。 本科毕业设计说明书（论文） 第 23 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 1 9 草图拉伸 ( 2 ) 以刚才生成的圆柱的中心为基准建立一个基准面，然后给圆柱倒角，在绘制 草图 9 如图 3 . 2 0 所示。 图 3 . 2 0 倒角绘制草图 9 ( 3 ) 拉伸草图 9 去除材料，然后阵列如图 3 . 2 1 所示. 图 3 . 2 1 阵列 本科毕业设计说明书（论文） 第 24 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 ( 4 ) 中间几部分都是拉伸模型如图 3 . 2 2 所示。 图 3 . 2 2 拉伸 ( 5 ) 建立基准面 2 ，绘制六棱柱如图 3 . 2 3 所示。 图 3 . 2 3 六棱柱 ( 6 ) 接着重复草图拉伸倒角，绘制四方块如图 3 . 2 4 。 图 3 . 2 4 四方柱 本科毕业设计说明书（论文） 第 25 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 ( 7 ) 在绘制的四方柱侧面绘制空心的柱体如图 3 . 2 5 所示。 图 3 . 2 5 空心柱体 ( 8 ) 镜像柱体如图 3 . 2 6 所示。 图 3 . 2 6 镜像 ( 9 ) 在 V C R 接头处通孔如图 3 . 2 7 所示。 图 3 . 2 7 通孔 本科毕业设计说明书（论文） 第 26 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 ( 1 0 ) 在 V C R接头处还有几处标有字母的注释，这个也是用草绘拉伸来完成的如 图 3 . 2 8 所示。 图 3 . 2 8 注释 ( 1 1 ) 还有几处注释跟上面一样，这里就不啰嗦了，最后生成的 V C R接头的三维 造型如图 3 . 2 9 所示。 图 3 . 2 9 V C R 接头 3 . 8 清洗阀的三维造型 清洗阀是 M 5 0 0 A 气瓶中的关键部件， 它既用于清洗， 还可以检测所剩气体的多少。 它的三维造型不是直接画出来的，它是由两个帽、螺母、垫片、直管五个部分组成的。 这几个零件的构造都很简单就不一一介绍了。其模型如图 3 . 3 0 所示。 本科毕业设计说明书（论文） 第 27 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 3 0 帽、螺母、垫片 本科毕业设计说明书（论文） 第 28 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 4 M 5 0 0 A气瓶的装配和工艺分析 4 . 1 虚拟装配 虚拟装配就是利用计算机工具，在不生产加工产品的实际零部件的情况下，通过 三维造型与可视化表达等技术，帮助设计者进行装配仿真与装配关系的工程决策。对 处于设计阶段的工业产品，在计算机上仿真产品的实际装配关系与过程，可实现观察 产品可装配性与装配合理性等方面的目的，以便及时地发现问题、改进产品设计中的 缺陷 1 8 。 4 . 2 装配方法 4 . 2 . 1 装配技巧 装配是将各种零件模型插入到装配体文件中，利用零件的相应结构来限制各个零 件的相对位置，使其构成机构的某部分，或者是一个完整的机构或机器。S o l i d W o r k s 允许用户在装配体文件中插入数目众多的零件进行组装配合。 内部零件、子装配体的布置在总体设计的大型组件装配中占据特别重要的位置， 内部零件和子组件的装配是内部结构设计的重要方面。这里仅针对在实际装配过程中 经常遇到的问题，提供几点在装配约束选用方面的技巧 1 9 ，2 0 。 ( 1 ) “坐标系”约束的应用 使用“坐标系”约束，通过将零件的坐标系与装配体的坐标系对齐( 既可以使用 装配体坐标系又可以使用零件坐标系) ，也就是通过对齐所选坐标系的相应轴线来装 配零件。 ( 2 ) “固定”约束的应用 用“固定”约束固定零件的当前位置，使零件被移动或装配，实现完全约束，该 约束类型在方案设计中应用最多。 ( 3 ) “自由放置”操作 在总体设计过程中，零件布置有时难以一步到位，零件的位置需要多次变换调整 才能最终确定出最佳方案。在装配操作环境中调整约束关系时，一些零件往往处于隐 藏状态，总体布置不直观。“自由放置”操作的功能特点解决了这些问题。 本科毕业设计说明书（论文） 第 29 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 4 . 2 . 2 装配顺序 在S o l i d W o r k s 装配体中，装配方法有自上而下设计和自下而上设计两种，也可以 将两种方法结合起来使用。无论采用哪种方法，其目标都是配合这些零部件，以便生 成装配体或子装配体。 在自下而上的设计中，首先生成零件并将其插入装配体，然后根据设计要求配 合零件，当使用先前已经生成的现成零件时，自下而上设计是首选的设计方法。它的 优点是，由于零部件均为独立设计，它与自上而下设计法相比，相互关系及重建行为 更为简单。使用自下而上设计法时，可以专注于单个零件的设计。当不需要建立控制 零件大小和尺寸的参考关系时，此方法比较合适。 自上而下设计是从装配体开始设计工作，这是两种设计方法的不同之处，该方法 可以使用一个零件的几何体来帮助定义其他零件，或生成直至组装零件后才添加的加 工特征。也可以将布局草图作为设计的开端，定义固定零件的位置和基准面等，然后 参考这些定义来设计零件 2 0 。 4 . 2 . 3 装配过程 M 5 0 0 A气瓶主要由瓶盖、瓶底、瓶身、V C R接头、清洗阀、进气阀、出气阀、进 气管、内管、排气管等零件组成。根据气瓶的工艺分析装配过程如下： ( 1 ) 选择菜单栏中的“文件” “新建”命令，在出现的“新建S o l i d W o r k s 文 件”对话框中，单击装配体图标，单击“确定”按钮后进入装配体制作界面。单击“装 配体”工具栏中的插入零部件按钮，导入瓶盖作为装配体中的固定件，如图4 . 1 所示。 图4 . 1 装配图1 本科毕业设计说明书（论文） 第 30 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 (2) 在“插入零部件”PropertyManager 中单击“浏览”按钮，导入进气管、清洗 阀、出气管、内管等零部件，如图 4.2 所示。 图4 . 2 装配图2 (3) 导入瓶身、瓶底如图 4.3 所示。 图4 . 3 装配图3 ( 4 ) 导入V C R 接头、进气阀、出气阀、进气管、排气管等零件，最后完成M 5 0 0 A 气 瓶的总装配图如图4 . 4 所示。 图4 . 4 装配图4 本科毕业设计说明书（论文） 第 31 页 共 38 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 4 . 2 . 4 干涉检查 装配完成后，应该进行零部件